近地空间环境的粒子辐射效应研究

第19卷 第5期 装 备 环 境 工 程2022年5月EQUIPMENT ENVIRONMENTAL ENGINEERING ·149·收稿日期：2021–04–23；修订日期：2021–05–28 Received ：2021-04-23；Revised ：2021-05-28作者简介：田天（1982—），女，博士，工程师，主要研究方向为空间环境预报。

Biography ：TIAN Tian (1982-), Female, Doctor, Engineer, Research focus: space environment forecast. 通讯作者：常峥（1979—），男，博士，高级工程师，主要研究方向为空间环境效应。

Corresponding author ：CHANG Zheng (1979-), Male, Doctor, Senior engineer, Research focus: space environmental effects.引文格式：田天, 常峥, 马杰, 等. AP9/AE9/SPM 辐射环境模型研究[J]. 装备环境工程, 2022, 19(5): 149-156.TIAN Tian, CHANG Zheng, MA Jie, et al. AP9/AE9/SPM Radiation Environment Model[J]. Equipment Environmental Engineering, 2022, 19(5): AP9/AE9/SPM 辐射环境模型研究田天1,2，常峥3，马杰2，白钧水2，王舸2，李杨2（1.国防科技大学 气象海洋学院，长沙 410073；2.北京市5111信箱，北京 100094；3.中国科学院国家空间科学中心，北京 100190）摘要：对辐射环境模型AP9/AE9/SPM 进行了系统研究，重点分析了AP9/AE9/SPM 辐射环境模型的发展历程、建模数据、模型能力、模型使用方法、模型特点和局限性以及发展趋势。

城市综合公园游憩服务多时空粒度辐射特征研究——以武汉为例刘文平;袁雄钢;陈伟鹃【摘要】随着经济和社会的快速发展,城市居民日常游憩出行移动性和自由度大增,城市公园绿地游憩服务在不同时间和空间上的辐射效应也发生了显著变化.科学揭示城市居民与公园绿地之间真实的时空交互关系,是当前城市公园绿地建设所面临的迫切性和关键性议题.运用问卷调查与访谈、核密度空间分析以及曲线回归模型模拟等方法,从居民闲暇时间、到达公园时刻和游憩时长3个维度探讨了武汉市综合公园游憩服务的空间辐射特征及其在不同时间粒度上的差异.结果表明,武汉市综合公园游憩服务分别在非工作日、上午时段和1～2h游憩时长的时间粒度上具有较高的空间辐射能力,且其服务人数和服务频率均呈现出随出行距离增加而指数衰减的特征.研究结果既可为其他相似条件地区综合公园游憩服务辐射效应的评估提供参考,也可辅助规划者和决策者优化城市公园绿地布局,提高公园绿地游憩服务效率和绿地使用公平性.【期刊名称】《中国园林》【年(卷),期】2019(035)001【总页数】6页(P29-34)【关键词】风景园林;综合公园;游憩服务;时空粒度;辐射;武汉【作者】刘文平;袁雄钢;陈伟鹃【作者单位】华中农业大学园艺林学学院武汉430070;华中农业大学园艺林学学院武汉430070;深圳市铁汉生态环境股份有限公司深圳518000【正文语种】中文【中图分类】TU986公园绿地作为城市绿地系统中最重要的组成之一，为城市居民提供了最主要的游憩服务[1-2]。

与其他类型公园相比，城市综合公园服务设施完备，可以满足居民日常休闲游憩的多种需求，对提高居民健康和福祉尤为重要[3]。

近年来，随着经济和社会的快速发展，越来越多的城市逐渐由生产型转向消费型，居民对城市综合公园的休闲游憩需求日益高涨，城市居民与公园绿地之间的时空交互联系也日趋紧密[4-5]。

同时，随着城市交通设施的完善和居民出行能力的提高，居民日常游憩出行移动性和自由度大增[6-7]，城市公园绿地与居民之间的时空交互关系也发生了显著变化。

收稿日期:2000204227;修回日期:2000207210作者简介:李志常(1940—),男,湖北武汉人,研究员,核物理专业　第35卷第5期原子能科学技术Vol.35,No.5　2001年9月Atomic Energy Science and TechnologySep.2001文章编号:100026931(2001)0520470206利用HI 213串列加速器进行空间辐射效应实验研究李志常,李淑媛,姜　华,刘建成(中国原子能科学研究院核物理研究所,北京　102413)摘要:讨论了空间辐射效应实验模拟研究中一些重要物理量的物理含义及实验的选取方法,详细描述了在HI 213串列加速器上逐步发展完善起来的一些研究方法。

关键词:模拟研究;阻止本领;注量;HI 213串列加速器;Q3D 磁谱仪中图分类号:TL99 文献标识码:A卫星在空间轨道上运行期间,一直处于多种带电粒子构成的辐射环境中。

这种空间辐射环境由地球辐射带、太阳宇宙射线和银河宇宙射线构成,包含电子、质子、α粒子及多种重离子。

辐射与卫星相互作用引起的单粒子效应、总剂量效应和充放电效应等都会对卫星性能产生一定的损伤,引起卫星在轨运行故障。

对这些效应的认真研究及准确分析,不仅对了解卫星工作状态变化的原因十分重要,而且是星用电子器件或系统抗辐射加固设计的重要依据[1]。

1　模拟实验研究的基本要求及HI 213串列加速器的性能在空间辐射效应中,重离子引起的单粒子效应(SEE )包括单粒子翻转(SEU )、单粒子锁定(SEL )、单粒子烧毁(SEB )以及单粒子击穿(SEGR )等效应。

进行这种模拟研究,对加速器产生的重离子有两点基本要求:满足研究所要求的线性能量转移(L ET )值范围和具有足够的能量。

离子打入硅中产生一对电子2空穴对需316eV 的能量沉积,器件产生一次翻转在灵敏体积内需收集到一特定的电荷量,即临界电荷Q C ,它与相应最小能量沉积的关系为:E min =2.25×1013Q C /f其中:f 为收集效率。

空间粒子辐射LET谱的中低轨道卫星实测结果及误差分析袁斌;王建松;张珅毅;张斌全;常峥;沈国红;孙莹;荆涛;孙越强;刘杰【摘要】The linear energy transfer (LET ) spectra detector on a middle earth orbit (MEO) satellite realized the LET measurement of MEO for the first time in China .In this paper ,the LET spectra detector was introduced ,the method of semiconductor ΔEE telescope was evaluated and the measurement error of the method was given .The detecting result of MEO was compared with that of low earth orbit (LEO) ,and the result provides important reference for the understanding of LET spectra feature in MEO /LEO .%某中轨道卫星上搭载的传能线密度(LET)谱探测器首次实现了我国中轨道自主搭载粒子辐射LET谱的探测.本文对LET谱探测器进行了介绍,对ΔE-E 望远镜测量LET谱方法进行了评价,给出了该探测方法引入的测量误差.对LET谱探测结果与低轨LET进行了比对分析,研究结果为了解中低轨LET谱特征提供了参考.【期刊名称】《原子能科学技术》【年(卷),期】2018(052)002【总页数】6页(P334-339)【关键词】传能线密度;ΔE-E望远镜;空间粒子辐射;单粒子效应【作者】袁斌;王建松;张珅毅;张斌全;常峥;沈国红;孙莹;荆涛;孙越强;刘杰【作者单位】中国科学院国家空间科学中心,北京 100190;天基空间环境探测北京市重点实验室,北京 100190;中国科学院大学,北京 100049;中国科学院近代物理研究所,甘肃兰州 730000;中国科学院国家空间科学中心,北京 100190;天基空间环境探测北京市重点实验室,北京 100190;中国科学院大学,北京 100049;中国科学院国家空间科学中心,北京 100190;天基空间环境探测北京市重点实验室,北京100190;中国科学院国家空间科学中心,北京 100190;天基空间环境探测北京市重点实验室,北京 100190;中国科学院国家空间科学中心,北京 100190;天基空间环境探测北京市重点实验室,北京 100190;中国科学院国家空间科学中心,北京 100190;天基空间环境探测北京市重点实验室,北京 100190;中国科学院国家空间科学中心,北京 100190;天基空间环境探测北京市重点实验室,北京 100190;中国科学院国家空间科学中心,北京 100190;天基空间环境探测北京市重点实验室,北京 100190;中国科学院近代物理研究所,甘肃兰州 730000【正文语种】中文【中图分类】TL817空间辐射环境中的高能质子和重离子会使在空间轨道上运行的航天器电子系统中的半导体器件发生单粒子效应，严重影响航天器的可靠性和寿命[1-2]。

模拟空间环境条件下的电子束引起的单粒子效应实验研究空间环境中的电子束引起的单粒子效应实验研究引言：近年来，随着空间技术的不断发展，人类在航天领域取得了许多重要的成果。

然而，空间中存在着各种高能粒子和辐射环境，这些因素对航天器的正常工作和飞行安全造成了很大影响。

其中，电子束引起的单粒子效应是空间工程中的一个重要问题。

针对这一问题，科学家们进行了大量的实验研究，以期能够提供有效的保护策略和解决方案。

一、电子束引起的单粒子效应概述在空间环境中，包括太阳辐射带电粒子、宇宙射线、地球辐射带电粒子等不同类型的辐射大量存在。

当航天器飞行在这些辐射环境中时，会受到电子束的辐射影响。

电子束是一种高能电子流，在物质中的能量沉积会引起电离、能损、能量转移等效应，对航天器内部的电子学元器件和敏感设备造成二次电子释放、能量损耗等问题。

二、单粒子效应的实验研究方法为了深入研究电子束引起的单粒子效应，科学家们进行了大量的实验研究，主要有以下几种方法：1. 加速器实验：利用加速器产生高能电子，模拟空间环境中的电子束辐射，对材料和器件进行加速器辐照实验，研究电子束引起的单粒子效应。

2. 单粒子试验：a) 单电子试验：利用电子枪发射高能电子，研究电子束在材料表面和器件中的相互作用，观察其引起的电离电流、次级电子释放等效应。

b) 单电子束注入试验：通过控制电子束注入的速率和能量，研究电子束引起的粒子效应对器件的损伤程度。

c) 单粒子闪烁计数试验：采用闪烁计数器、光电倍增管等装置，对电子束注入试验过程中的闪烁光进行计数和分析，以推断电子束的能量、径迹等参数。

三、实验研究结果及讨论通过加速器实验和单粒子试验，科学家们得到了一些重要的实验结果。

首先，在不同能量和注入速率条件下，电子束引起的单粒子效应对器件材料的损伤程度存在明显差异，高能电子束的损伤明显更为严重。

其次，电子束对材料和器件的作用方式主要表现为电子轰击和电荷收集，这些作用会引起器件的性能退化、电离电流增大、能量转移等效应。

万方数据　万方数据　万方数据航天器环境工程２００７年第２４卷２５４ｃｍ，工作区域为１５．２ｃｍ×２５．４ｃｍ。

如果试验安装板大于２５．４ｃｍ×２５．４ｃｍ，则板不能旋转，但也能使用。

一般试验最多可安装２０个器件。

束流密度范围一般是Ｉｏｚ～１０ｃｍ。

·ｓ～，注量一般是１０３～１０”ｃｍ｜２，所以试验时间为１０～１０３ｓ。

束斑直径西２～３０ｍｍ。

样品板安装机构照片如图１。

图１ＢｓＥｕＴＦ设各样品板安装机构图Ｆｉ９１Ｍｏｕｎｄ“ｇｓａｍｐＩｅｓｔｏｔｌｌｅ鲫ｐｌｅｈｏＩｄｅｒｉｎｔｈｅＢｓＥｕ耶Ｆａｃｎ崎（２）ＬＢＬ（ＬａｗｒｅｌｌｃｅＢｅｒｋｅｌｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙ）的回旋加速重离子单粒子效应辐照设备ＬＢＬ的２．２４ｍ回旋加速设备把回旋加速器与ＥｃＲ离子源组合起来。

ＥｃＲ离子源提供荷质比相近的混合离子；回旋加速器本身作为质量分析器分离各种离子，从而实现不同离子的切换，使被辐照器件在几分钟内改变ＬＥＴ值。

束流强度改变主要通过在ＥＣＲ源出口加各种散射板获得，变化范围达９个数量级。

辐照束斑可调范围毋１～１０ｃｍ。

提供重离子的ＬＥＴ值范围０．０ｌ～９８Ｍ“，·ｃｍ２／ｍｇ，质子能量变化范围１～５５Ｍｅｖ。

Ａｅｍｓｐａｃｅ公司在该设备终端建立了一个专门做ＳＥＥ试验的靶室。

（３）ＴＡＭＩＪ（ＴｅｘａｓＡ＆ＭＵＩｌｉｖｅｒｓ时）回旋加速器重离子单粒子效应试验设备ＴＡＭｕ的ＳＥＥ试验设备提供重离子的ＬＥＴ值范围是０．０ｌ～９３．４Ｍｅｖ·ｃｍ２／ｍｇ。

离子切换时间一般小于ｌｈ。

通过磁散焦、薄膜散射磁扫描技术，器件得到很均匀的辐照，束流调节范围达几个数量级。

设备配备较精密的束性能测试系统。

辐照过程可实现程序化全自动控制。

设备提供各种计算机接口，并且提供用户单粒子效应监测软件包。

３．１．２高能质子辐照试验设备最近，高能质子在复杂器件中产生的单粒子翻转和锁定日益引起研究关注。

宇宙射线对地球大气的影响研究宇宙射线是一种来自太空的高能粒子辐射，由太阳、星际空间以及银河系其他星体释放而成。

这些宇宙射线在进入地球大气层后，会与大气分子相互作用，产生一系列复杂的效应。

近年来，科学家们对宇宙射线与地球大气的相互作用进行了深入研究，并发现了一些有趣的现象。

宇宙射线的来源和组成宇宙射线主要由高能粒子组成，其中包括质子、中子和电子等。

这些粒子来自不同的宇宙源，如太阳耀斑、星体爆炸以及超新星等。

由于宇宙射线的能量非常高，所以它们具有很强的穿透力，能够穿透宇宙空间、地球大气层，甚至人类身体。

宇宙射线与地球大气的相互作用当宇宙射线进入地球大气层后，它们与大气分子发生碰撞，产生一系列的次级粒子。

这些次级粒子又与其他大气分子相互作用，不断产生新的次级粒子，形成一个类似于“雪球效应”的过程。

这些次级粒子在大气中游荡，与大气中的气体相互作用，进而影响地球大气的物理和化学过程。

宇宙射线对气候的影响宇宙射线与地球大气的相互作用不仅仅是一个物理过程，还与地球的气候变化密切相关。

一些研究表明，宇宙射线的强弱与地球的气候变化存在一定的关联性。

研究人员发现，当宇宙射线强度较高时，它们能够激发云层中的微粒形成，促进云的生成和增长。

这一过程将使得大气中的水汽凝结成云，从而对地球的辐射平衡产生影响，进而影响全球气候的变化。

宇宙射线与天气变化的关系除了对气候变化的影响外，宇宙射线还与地球的天气变化密切相关。

研究表明，宇宙射线与大气电离和云凝结过程有关，从而影响天气的形成和演变。

高能宇宙射线的研究表明，它们能够引发大气电离，从而促使云中微粒的增长和形成。

这一过程对天气的变化有重要影响，具体表现为云量、降水量和风速等方面的变化。

宇宙射线的研究意义通过对宇宙射线与地球大气相互作用的研究，科学家们能够更好地理解地球的气候变化，并探索其背后的机理。

这些研究还有助于预测和监测极端天气事件的发生，为人类的生活和决策提供科学依据。

在未来的研究中，科学家们将进一步深化对宇宙射线与地球大气相互作用的认识，探索它们对气候变化和天气演变的影响机制。